CH663369A5 - Voll-bohrer. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Voll-Bohrer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, also mit einer einzigen Wendeplatte. Derartige im Handel erhältliche und in der Praxis eingesetzte Bohrer eignen sich zum Herstellen von Bohrungen mit Durchmessern von 14 bis 18 mm. Hierbei ist die Wendeplatte so angeordnet, dass die beiden einen stumpfen Winkel miteinander einschlies-senden Schneidkanten gleichzeitig schneiden und jeweils unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Schaftachse ausgerichtet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Voll-Bohrer der genannten Art zu schaffen, der für Durchmesser von 12-14 mm geeignet ist, dabei eine hohe Bohrungsqualität erzielt und hohe Schnittleistungen zulässt.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die daraus resultierende Schneidengeometrie führt zu einem ruhigen Zerspanen und zu einer Spanform, die sich weitgehend störungsfrei abtragen und wegführen lässt. Ausserdem werden die gegen die Vorschubkraft reagierenden Kräfte weitgehend ausgeglichen, so dass die Seitenauslenkung des Schaftes minimiert wird. Man kann daher sogar unter Anhebung der Bohrungsqualität einen schlankeren Schaft vorsehen und daher auch Durchmesser von 12-14 mm bearbeiten. Der Span läuft parallel zur Bohrerachse ab. Der Spanraum öffnet sich nach hinten und gibt dem Span einen geradlinigen, freien Lauf nach aussen aus der Bohrung. Man kommt auf Bohrtiefen von 2,2 x Bohrerdurchmesser, während beim Stand der Technik nur 1,5 x Bohrerdurchmesser zu erzielen ist.

Die weiterbildenden Merkmale der Ansprüche 2 bis 9 benennen diesem Anwendungsbereich besonders angepasste Abmessungen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 10 ist es weiterhin möglich, die Bohrtiefe erheblich zu steigern. Während herkömmliche Bohrer bis zu einer Bohrtiefe des 1,5-fachen Bohrdurchmessers brauchbar sind, kann der erfindungsgemässe Voll-Bohrer zufolge dieser Spanraumausbildung bis zu einer Bohrtiefe vom 2- bis 3-fachen des Bohrdurchmessers eingesetzt werden.

Die Ansprüche 11 und 12 benennen hierzu zweckmässige Massangaben.

Bei einer Betriebsart, bei der der Bohrer stillsteht und das Werkzeug rotiert, empfiehlt sich die im Anspruch 13 angegebene Positionierung, weil hierbei die Spanableitung mit den wenigsten Rückwirkungen auf die Bohrungsqualität erfolgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Voll-Bohrer gemäss der Erfindung in 2-facher Ver-grösserung,

Fig. 2 den vorderen Schaftteil der Fig. 1 in grösserem Massstab,

Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung 3 gemäss Fig. 2, vereinfacht in dem Sinn, dass nur die Einzelheiten im Bereich der Stirnseite dargestellt sind,

Fig. 4 den Schneidenbereich des Voll-Bohrers gemäss Fig. 1 am Beginn des Zerspanvorganges,

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung bei etwas fortgeschrittenem Zerspanvorgang und

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung bei fortgeschrittenem Zerspanvorgang.

Der Voll-Bohrer gemäss Fig. 1 besteht aus einem Einspannschaft 11, dessen Ausbildung in bekannter Weise variieren kann und darauf eingerichtet ist, in einem Bohrfutter oder einer sonstigen Aufnahme einer Bearbeitungsmaschine festgehalten zu werden. Auf diesen folgt der eigentliche Schaft 12 mit einer an dessen Stirnseite angebrachten Wendeplatte 13.

Im Ausführungsbeispiel befindet sich im Einspannschaft 11 eine Axialbohrung 14, in die eine Schrägbohrung 16 im Schaft 12 mündet. Über diesen Kanal wird Kühlflüssigkeit zur Schneidzone gebracht. Im Schaft 12 ist weiterhin ein Spanraum 17 ausgebildet, dessen Ausgestaltung nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben wird.

Gemäss Fig. 2 weist der Spanraum 17 als erste Begrenzungswand eine etwa 0,2 mm unterhalb einer Mittenebene des Schaftes 12 verlaufende erste Sagittalebene 18 auf, in der die Wendeplatte 13 in

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etwa flächenbündig eingelassen ist. Die Wendeplatte 13 ist mit einer Schraube 19, die in eine Gewindebohrung 21 des Schaftes 12 eingreift, umsetzbar befestigt. Die erste Sagittalebene 18 reicht in radialer Richtung über etwa s/s des Schaftdurchmessers und ist zur Stirnseite hin noch um etwa 1 bis 2 mm erweitert. In axialer Richtung schliesst sich daran über eine Stufe eine zweite Sagittalebene 22 an, welche etwa 1,2 mm unterhalb der Mittenebene verläuft. Diese hat in etwa die Form eines Kreisabschnittes mit einem Radius von 15 bis 20 mm. An der Stelle 23 ihrer grössten radialen Erstreckung dringt sie etwas weiter in den Schaft vor als der grösste Teil der ersten Sagittalebene 18. Diese Ausbildung führt zu einer zwar nur geringfügigen, aber im Wirkungseffekt bedeutsamen Erweiterung des Spanraumes an einer kritischen Stelle. Der axiale Abstand von der Stelle 23 zur Stirnseite des Schaftes 12 entspricht etwa der Bohrtiefe und beträgt in diesem Beispiel das 2-fache des Nennbohr-Durchmessers.

Der Spanraum 17 ist weiterhin durch eine zweite Begrenzungswand 24 begrenzt, die unter einem Winkel von etwa 115° zur ersten Begrenzungswand ausgerichtet ist und deren Kontur folgend von der Stirnseite des Schaftes ausgeht. Sie hat also etwa die Form eines langgestreckten J in der Ansicht gemäss Fig. 2.

Im Gegensatz zu herkömmlichen spiralig gewundenen Spanräumen ergibt sich somit einerseits eine biegesteife Form des Schaftes 12 und andererseits werden die Späne ohne Umwege abgeführt.

Die Wendeplatte 13 hat in bekannter Weise einen Grundriss in der Form eines Sechsecks, bei dem an jeder zweiten Schneidecke 26 die benachbarten Schneidkanten 27 und 28 einen stumpfen Winkel von beispielsweise 158° einschliessen. Die anderen Schneidecken 29 weisen eine über einen Sektor von etwa 98° reichende Abrundung mit einem kleinen Radius von etwa 0,6 mm auf. Die Schneidkanten 27 und 28 sind über eine Länge von etwa 4 mm gerade. Die Wendeplatte 13 ist etwa 2,5 mm dick. Radial zur Wendeplattemnitte hinter den Schneidkanten 27,28 und Schneidecken 29,26 ist eine Hohlkehle 31 ausgebildet, mit einer Breite von etwa 1 mm und einer Tiefe von etwa 0,3 mm.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Wendeplatte 13 formschlüssig im Schaft Î2 festgelegt. Ihre Lage ist dabei so gewählt, dass die zur jeweils radial äussersten Schneidecke 29 reichende und stirnseitig vorstehende Schneidkante 27 rechtwinklig bezüglich der Schaftlängsachse 32 ausgerichtet ist.

Die äusserste Kante der radial äussersten Schneidecke 29 weist zur Schaftlängsachse 32 einen Radialabstand von 6 bis 7 mm auf, je nach dem gewünschten Bohrungsdurchmesser. Vorzugsweise erfolgt die Abstufung in Stufen von je 0,25 mm. Die Wendeplatte 13 besteht bekanntermassen aus Hartmetall.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen die Wendeplatte 13 bzw. das stirnseitige Ende des Schaftes 12 eines Voll-Bohrers gemäss Fig. 1 in dem der Fig. 2 entsprechenden Vergrösserungsmassstab in verschiedenen Zerspanungsphasen. In der Anfangsphase gemäss Fig. 4 befindet

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sich praktisch nur die Schneidkante 27 im Eingriff mit einem Werkstück 33. Da die Schneidkante 27 rechtwinklig zur Schaftlängsachse 32 ausgerichtet ist, entstehen dabei keine seitwärts auslenkenden Kräfte in der Schneidenzone. Bei fortschreitender Zerspanung (Fig. 5) wird sowohl die Schneidecke 29 als auch ein kleiner Teil der Schneidkante 28 aktiv. Hier entstehen Querkräfte, die sich jedoch weitgehend ausgleichen. Wenn schliesslich die Anfangsphase beendet ist, arbeitet die Schneidkante 28 etwa mit der Hälfte ihrer Länge und die daraus resultierende Querauslenkung wird durch die voll im Eingriff stehende Schneidecke 29 kompensiert. Aus der Darstellung nach Fig. 6 würde man zunächst schliessen, dass die nach links wirkende Querauslenkung zufolge des grösseren Anteils der Schneidkante 28 die gegengerichtete Querauslenkung an der Schneidecke 29 übertrifft. Es wirkt sich jedoch im Rundungsbereich der Schneidecke 29 ein Keileffekt aus, der den Ausgleich bewirkt.

Bei der Zerspanungstechnik sorgt man heutzutage mit der Wahl einer optimalen Schneidengeometrie eines geeigneten Werkstoffes bzw. einer Werkstofflegierung dafür, dass der Span möglichst rasch bricht, weil kurze, schuppenförmige Späne komplikationsfrei abgeführt und gehandhabt werden können. Dennoch ist das Abschälen der einzelnen Spanstücke von entscheidender Bedeutung für die Bohrungsqualität. Wie die Fig. 6 veranschaulicht, wird der von der Schneidkante 27 abgeschälte Span in Vorschubrichtung abgehoben, parallel zur Werkzeugachse gelenkt und somit störungsfrei abgeführt.

Aus patentrechtlicher Sicht ist es nicht erforderlich, eine den erzielten Vorteilen zugrunde liegende Theorie anzugeben. Die vorstehenden Ausführungen sollen jedoch einen Anhaltspunkt zur besseren Veranschaulichung liefern. Die statischen und vor allem dynamischen Verhältnisse während des Zerspanungsvorganges sind so kompliziert, dass sie sich in der gebotenen Kürze hier nicht behandeln lassen.

Beim Einsatz des Voll-Bohrers in einer Bearbeitungsmaschine, bei welcher der Bohrer feststeht und das Werkstück rotiert, hat es sich als zweckmässig erwiesen, den Voll-Bohrer so anzuordnen, dass die erste Begrenzungswand horizontal ausgerichtet ist, wobei die zweite Begrenzungswand nach oben davon absteht. Die Späne werden dabei besser abgeführt und die Gefahr vermindert, dass einzelne davon in den Spalt zwischen dem Schaft 12 und der Bohrungswand gelangen. Bei dieser Betriebsart kann die Schaftlängsachse 32 bis zu 0,5 mm exzentrisch gegenüber der Rotationsachse (Bohrungsachse) versetzt werden, womit ein grösserer Bohrungsdurchmesser erzielt wird.

Mit dem erfindungsgemässen VoltBohrer lassen sich Bohrungen herstellen, mit einem Formfehler von nur 5 um und einer Rauhtiefe von 3-5 um.

Die Herstellung des Spanraumes 17 bereitet keine Schwierigkeiten und kann beispielsweise mit einem entsprechend geformten Fräswerkzeug, einem sogenannten Igelfräser hergestellt werden, der zugleich die erste und zweite Begrenzungswand bearbeitet.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims (13)

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1 mm und einer Tiefe von etwa 0,3 mm ausgebildet ist.

1. Voll-Bohrer, mit einem Schaft, mit einer an der Stirnseite des Schafts anzubringenden Wendeplatte, deren Grundriss die Form eines Sechsecks hat, wobei an jeder zweiten Schneidecke die benachbarten Schneidkanten einen stumpfen Winkel einschliessen und die anderen Schneidecken eine über einen Sektor von mehr als 90° reichenden Abrundung mit einem kleinen Radius aufweisen, mit einem Spanraum im Schaft, dadurch gekennzeichnet, dass die zur radial äussersten Schneidecke (29) reichende und stirnseitig vorstehende Schneidkante (27) rechtwinklig bezüglich der Schaftlängsachse (32) ausgerichtet ist.

2 mm erweitert ist, dass diese erste Sagittalebene (18) in axialer Richtung über eine Stufe in eine zweite Sagittalebene (22) übergeht, welche etwa 1,2 mm unterhalb der Mittenebene verläuft, etwa die Form eines Kreisabschnittes hat und an der Stelle (23) ihrer grössten radialen Erstreckung etwas weiter reicht als die erste Sagittalebene (18) und dass der Spanraum (17) eine zweite Begrenzungswand (24) aufweist, die unter einem Winkel von etwa 115° zur ersten Begrenzungswand ausgerichtet ist und deren Kontur folgend von der Stirnseite des Schaftes ausgeht.

2. Voll-Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äusserste Kante der radial äussersten Schneidecke (29) einen Radialabstand zur Schaftlängsachse (32) von 6 bis 7 mm aufweist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Voll-Bohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstufung des Radialabstandes in Stufen von je 0,25 mm unterteilt ist.

4. Voll-Bohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kleine Radius der Schneidecken (29) der Wendeplatte (13) etwa 0,6 mm misst.

5. Voll-Bohrer nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrundung mit dem kleinen Radius über einen Sektor von etwa 98° reicht.

6. Voll-Bohrer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der stumpfe Winkel etwa 158° beträgt.

7. Voll-Bohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (27, 28) über eine Länge von etwa 4 mm gerade sind.

8. Voll-Bohrer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeplatte (13) etwa 2,5 mm dick ist.

9. Voll-Bohrer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass radial zur Wendeplattenmitte hinter den Schneidkanten (27, 28) und Schneidecken (26,29) eine Hohlkehle (31) mit einer Breite von etwa

10. Voll-Bohrer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanraum (17) als erste Begrenzungswand eine etwa 0,2 mm unterhalb einer Mittenebene des Schaftes (12) verlaufende erste Sagittalebene (18) aufweist, in der die Wendeplatte (13) in etwa flächenbündig eingelassen ist, wobei diese erste Sagittalebene (18) in radialer Richtung über etwa Ys des Schaftdurchmessers reicht und zur Stirnseite hin noch um 1 bis

11. Voll-Bohrer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelle (23) der grössten radialen Erstreckung der zweiten Sagittalebene (22) in axialer Richtung von der Stirnseite in einem Abstand vorgesehen ist, der etwa dem 2- bis 3-fachen des Nennbohrdurchmessers entspricht.

12. Voll-Bohrer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des Kreisabschnittes etwa 15-20 mm misst.

13. Voll-Bohrer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zur maschinenfesten Anordnung eingerichtet ist, derart, dass die erste Begrenzungswand horizontal ausgerichtet ist, wobei die zweite Begrenzungswand (24) nach oben davon absteht.